问题

英特尔的处理器为什么不用 7 纳米的工艺?

回答
英特尔处理器没有采用 7 纳米(nm)工艺的原因是一个复杂的问题,涉及到技术挑战、战略选择以及市场竞争等多个层面。要详细解释这一点,我们需要从以下几个关键方面来分析:

1. 技术上的极端挑战与“技术债务”

工艺节点名称的演进并非绝对精确: 首先需要理解的是,“7nm”这个数字并非严格代表物理上的7纳米尺寸。在现代半导体制造中,工艺节点的命名更多是营销和行业惯例的演进,它代表的是一系列技术进步的综合体现,包括晶体管密度、性能和能效的提升。但是,当工艺进入到更小的节点时,这种名称与实际物理尺寸的关联性会越来越模糊。
EUV(极紫外光刻)的重要性: 在7nm及更先进的节点制造中,EUV光刻技术变得至关重要。EUV光刻使用波长更短的紫外光来蚀刻电路图案,这使得在更小的区域内绘制更精细的图案成为可能。然而,EUV技术非常复杂且昂贵,其开发和部署难度极高。
英特尔在EUV上的延迟: 英特尔在EUV技术的研发和量产应用上,相较于竞争对手(主要是台积电和三星)出现了显著的延迟。当台积电和三星已经开始使用EUV技术制造7nm、5nm等更先进的节点时,英特尔仍在努力克服EUV相关的技术障碍,例如光源的稳定性和功率、掩模版(mask)的缺陷控制、以及对材料的影响等。
非EUV的替代方案的局限性: 在无法完全依赖EUV的情况下,英特尔尝试使用多重曝光(multiple patterning)等传统技术来模拟EUV的效果。然而,多重曝光技术会显著增加制造步骤、降低良率、增加成本,并且在更小的节点上实现起来也越来越困难。
良率问题: 在开发新的、更先进的制造工艺时,良率(yield rate)是最大的挑战之一。良率是指生产出的芯片中功能完好的芯片所占的比例。越小的工艺节点,其良率的提升就越困难。英特尔在7nm工艺上的良率问题是导致其无法大规模量产的重要原因之一。例如,英特尔曾宣布其7nm工艺(后来更名为Intel 4)的良率未能达到预期,导致产品发布时间被大幅推迟。

2. 战略选择与产品路线图的调整

历史上的领先优势: 英特尔在很长一段时间内是半导体制造工艺的领导者,其14nm工艺的成功和持久性使其在性能上获得了巨大的优势,也让其在工艺发展上拥有了更多的“缓冲期”。
过度依赖14nm和10nm(被推迟的工艺): 英特尔在14nm工艺上投入了大量资源,并成功地延长了其生命周期,推出了多代优秀的产品。然而,这也可能导致其在开发下一代工艺(如10nm)时过于自信,并且在克服10nm工艺的技术难题上花费了比预期更长的时间。10nm工艺的延迟(原计划用于20152016年,实际量产在2019年之后)给英特尔带来了巨大的压力,也消耗了其在工艺研发上的资源。
“Intel Inside”的生态系统与客户需求: 英特尔主要是一家IDM(Integrated Device Manufacturer,整合元件制造商),这意味着它自己设计芯片,也自己制造芯片。这与台积电(一家Foundry,专门为其他公司代工芯片)的模式不同。英特尔需要为其内部产品线和所有客户(包括服务器、PC OEM厂商等)提供稳定的芯片供应。任何制造上的问题都可能导致整个生态系统的震荡。当其先进工艺遇到困难时,它必须优先考虑保证现有工艺的稳定供应,并尝试修复问题,而不是冒着巨大的风险去追赶一个尚未成熟的新工艺。
“7nm”的定义与名称更改: 为了适应市场变化和反映实际技术进步,英特尔甚至更改了其工艺节点的命名方式。例如,原本计划使用的“7nm”被重新命名为“Intel 4”,而其后续的“10nm Enhanced SuperFin”工艺实际上在某些方面已经接近甚至超过了竞争对手的7nm级别。这种命名上的调整也侧面反映了其在技术发展上的迭代和调整。

3. 竞争对手的压力与市场现实

台积电和三星的领先: 台积电(TSMC)和三星(Samsung)是英特尔在先进工艺上的主要竞争对手。这两家公司在EUV技术上投入更早,发展更快,成功地将7nm、5nm、甚至3nm工艺推向了商业化生产,并赢得了包括苹果、AMD、高通等众多大客户。
客户选择的压力: 随着台积电和三星在先进工艺上的成熟,许多原本可能选择英特尔代工的客户转而投向了台积电或三星。同时,英特尔的竞争对手,如AMD,也充分利用了台积电的先进工艺,推出了在性能和能效上更具竞争力的产品,对英特尔造成了巨大的市场压力。
AMD的崛起: AMD凭借其Zen架构和台积电先进的制造工艺,在CPU市场取得了显著的成功,打破了英特尔长期以来的垄断地位。这进一步迫使英特尔必须在产品性能和制造技术上加速追赶。

4. 英特尔的应对策略与未来计划

IDM 2.0战略: 为了应对这些挑战,英特尔启动了“IDM 2.0”战略,这是一个重要的转型。该战略包括:
加速内部工艺开发: 加大对先进工艺研发的投入,特别是EUV技术的掌握。
利用外部代工(Foundry): 英特尔开始将部分产品的生产外包给台积电等第三方代工厂,以确保产品的稳定供应和性能竞争力。例如,英特尔的某些Xe GPU产品就使用了台积电的工艺。
建立英特尔代工服务(IFS): 英特尔也宣布将开放其制造能力,为其他公司提供代工服务,试图复制台积电的成功模式。
工艺节点名称的调整和新节点的推出: 英特尔已经宣布了其新的工艺路线图,包括Intel 4(对应原7nm)、Intel 3(对应原5nm)、Intel 20A(20埃米,目标是2nm级别)等。Intel 4已经开始用于生产Meteor Lake处理器,而后续节点也在稳步推进中。
“20A”和“18A”工艺: 英特尔的目标是到20242025年推出其“20A”(2纳米级别)和“18A”(1.8纳米级别)工艺。特别是“18A”,英特尔将其描述为一项革命性的技术,将采用全新的“RibbonFET”晶体管结构和“PowerVia”供电技术,目标是重新夺回工艺领先地位。

总结来说,英特尔处理器没有采用7nm工艺(或说其“7nm”命名对应节点进展缓慢)是由于以下几个关键原因的综合作用:

先进制造技术(尤其是EUV)的研发和量产遇到了严峻的挑战,导致良率低、成本高、时间延迟。
英特尔在10nm及更先进工艺的开发上经历了重大挫折,积累了“技术债务”,并对整个产品路线图和战略产生了深远影响。
竞争对手(台积电、三星)在EUV技术上发展迅速,抢占了市场先机,并赢得了关键客户。
英特尔自身作为IDM的模式,需要平衡产品设计、制造能力和市场供应,这使得其在工艺转型过程中更加谨慎且面临多重压力。

目前,英特尔正在通过IDM 2.0战略积极调整,一方面加速内部工艺研发和应用,另一方面也开始拥抱外部代工和建立自己的代工服务。其未来的目标是凭借下一代工艺(如20A、18A)重新确立其在半导体制造领域的领导地位。

网友意见

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从英特尔的角度来看,台积电和三星的7nm并不是真正的7nm。

芯片这个东西是需要技术的,在技术的世界里,弯道超车本身就不多见,而且就算弯道超了对手也可能在直道上追回来。2014年,英特尔就发布了14nm工艺的芯片,彼时的台积电刚刚小规模量产了20nm工艺。那么,是什么力量让台积电追上并超过英特尔的呢?

答案就是数字游戏。

根据公开的资料,Intel 14nm工艺的栅极间距为70nm,内部互联最小间距为52nm,这两项指标分别比22nm缩小了22%、35%。

相比之下,台积电16nm、三星/GF 14nm的栅极间距分别是90nm、78nm,内部互联则是64nm。

我想大家都能看出来问题了,台积电的16nm工艺在技术指标上也就比英特尔的22nm好了一点,三星也没好到哪去。也就是说,英特尔在2016年的时候依然处于领先地位。

然而,英特尔在2014-2016年间的发展并不好,他们的移动芯片惨遭失败,代价是付出了70亿美元的补贴。与此同时PC销量下滑,英特尔被迫关闭了一些芯片工厂,包括曾经被奥巴马看作是美国制造业典型的Fab42工厂。这直接导致英特尔的生产和实验出现混乱,一旦市场回暖,几乎所有工厂都要满负荷运转。

与此同时,英特尔内部也是乱成了一锅粥。科再奇上任后,英特尔一直在并购。并购后的整合需要大量人员和精力,这并不是英特尔擅长的,雄心勃勃的10nm工艺量产计划也因为公司没有与相关团队明确界定目标,导致该计划最终变得过于复杂,且没有以理想的方式加以管理。

当然,10nm本身也有设计难度,英特尔的要求太高了,这几乎是他们现有光刻机,也就是DUV的极限。多说一句,现在的EUV光刻机光源功率过低,达不到英特尔的要求。

对市场预估错误,转型期阵痛和过于自信的标准让英特尔的10nm工艺频繁跳票。

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Intel在北美10个fab,上上下下4万多员工,这些人吃住都要靠Intel,许多人房子都买在Hillsboro,孩子都在那里上学,绝大多数人房贷还没还完。

解雇他们要多少钱,题主有这个基本的概念吗?对你来说,Intel找台积电代工是很简单的事,你让当地政府怎么想?美国政府怎么想?2016年大裁员已经闹得满城风雨了,这时候让intel把这些人全踢了?

这根本不是一个商业问题,Intel不是放不放的下尊严的问题,这事Intel决定不了。

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以前我也是吹Intel,但是时至今日,必须承认,Intel的工艺已经被三星台积电追平,甚至是超越。

三星台积电制程有水分不假,Intel强调自家的10nm相当于台积电二代7nm,现在的情况是什么?台积电已经在2018年量产了第一代7nm,今年第二代已经板上钉钉,而Intel的10nm有大规模出过货吗,还在初期的测试版阶段,年初有个新闻很有意思,Intel去年准备重拾显卡业务,设计差不多了,结果发现自家的10nm根本用不了,纳尼,英特尔给外面的解释是自家10nm产能有限,敢问,现在Intel产品线中有哪一款是10nm工艺的????没办法,只能找三星代工,没错,号称地球工艺最先进的半导体企业让三星代工。

最新的消息,Intel在经历过一系列折腾之后,承诺2021年量产7nm,距离2021年不到两年,10nm还在调试中,出了名的跳票王,2021年能量产算我输。

在我看来,三星台积电之所以能在制程工艺中取胜,很大原因是和近几年的产业联盟结合紧密,这几年最火热的产业一个是手机,第二是显卡,这两项全都让三星台积电占了,高通苹果华为的cpu,全都是这两家代工,而显卡,也都是这两家包办,众所周知,工艺,是产量喂出来的,其次,产量越大,成本的边际效应递减更明显,这样造成的结果就是,三星台积电造出的cpu工艺越来越好,成本越来越低,这是一个正反馈。 英特尔呢,电脑cpu消费量就那么大,升级意愿逐步降低,可以说很低了,升级产量售价又会跳水,没产量又没动力推动制程,即使Intel花血本推动新制程,发现cpu不好卖,那摊到每颗cpu的成本得多高,这是一个负反馈。

一个正反馈,一个负反馈,这是10多年前三家主动做出的选择,在只有显卡的时代,Intel和AMD是竞争者,自然不可能为其代工cpu,甚至可以说,Intel和其他半导体厂商都是竞争者,自家的cpu产量够大,制程够先进,凭什么要做代工,Intel和英伟达也是不对付,一个cpu第一,一个gpu第一,谁也不服谁,开放代工?不可能。苹果找Intel代工都被拒绝了,这曾是一个巨大的机会,Intel觉得没啥利润,一个做mp3的做手机,能有多大销量。智能手机和独立显卡的崛起,Intel拒绝拥抱行业变化,才会导致形成这个负反馈。在酷睿初期,硬件性能的跳跃提升导致消费者换机意愿高,掩盖了这个问题的严重性,等到Intel反应过来,三星台积电已经成为极为强大的挑战者,wintel联盟逐渐式微。

来看看三星的骚操作,三星自家有cpu业务,但是不影响他帮苹果高通代工,这竞争关系还不明显吗?为了钱,没啥矛盾是和解不了的,官司该打打,钱该赚赚。flash闪存这块Intel也曾经亏成狗,一度边缘化,只有韩系笑到最后,Intel囤积着庞大先进的产能,只是为了cpu价格卖高点,不为别的,flash不赚钱,搞它干什么,毫无远见,前几年三星的flash业务真的是笑开花,晶圆厂跟印钞机一样了,随意提价。

Intel不是没察觉到这个,英特尔在2017年宣布开放代工,号称14nm比对手10nm更先进,结果怎么样大家都知道,自家提供给苹果的基带芯片都是台积电28nm代工,说明Intel和整个移动端产业都彻底脱节了。Intel可能参数上好于三星台积电,量化也就20%,但是,可能代工成本就高个50%,而三星台积电是专业的代工公司,整个代工流程都十分顺畅,Intel就呵呵了。

从栅格间距来看,Intel的22nm是干不过台积电三星的16/14nm的,14nm打对手倒是没问题,但是14nm打对手的10nm,参数上已经没有优势了,而三星台积电升级到7nm之后,Intel还在用14nm对抗,再有水分的7nm也不至于不如古董14nm吧,当然,Intel用的是自家10nm对标对手7nm,但是自家的10nm难产两年多了,对手的7nm(苹果a12)已经量产1年了。结果已经很清晰了,即使是英特尔开放代工,也毫无吸引力,更高的价格更差的制程,谁会用。不知道大家注意到了没,Intel的九代处理器和amd的二代锐龙相比,amd居然有了功耗优势!!!!!3.9ghz以下两者功耗持平,但超过4.0,Intel整机要高出30w+,因为二代用的是台积电?三星?的12nm,我猜是台积电的,因为三星只有14 10两个节点,台积电16 12两个节点,amd在以后的对抗中,不需要太多力气升级架构,只需要坐稳台积电三星的制程顺风车,就能抗衡Intel。Intel现在慌得不行,移动端完全没有存在感,代工没有优势,技术已经逐渐被对手追上并超越,好不容易忽悠苹果买了自家的基带,几乎酿成惨案的双输,最近宣布退出5g竞争,苹果高通旧情复燃,自己的基本盘行业正在被amd威胁,gpu的大计算应用正在蚕食整个行业的基础,与此同时,自家内乱不断。

Intel的现状,其实在10多年前就已经注定了,winIntel联盟深入人心,形成一个极为封闭的生态,微软是软件行业,掉头快,迅速拥抱云服务和大计算,市值新高,Intel作为硬件底层供应商,没能即使的察觉行业变化,所以,当Intel十几年前做出不代工,卖掉arm业务决定时,这种操作再正常不过了。但是一而再再而三的对抗整个产业,就是作死了,Intel想过贴钱卖x86 cpu给华强北平板厂商,结果生产了一堆电子垃圾,自己还倒贴几十亿美元,Intel也把x86 cpu卖给昔日盟友联想,做出了k900这种兼容性极差的手机。这么多年以来,Intel还是用着wintel的老思维闭门造车,结果你们都懂。

最后,来看看两家的制程工艺

以上没有7nm的数据,不过Intel自己的ppt说三星台积电的7nm密度比自家的10nm略高,差不多算是勉强承认自家10nm不如对手7nm。在晶体管密度这方面已经被无情的超越了,估计也就漏电率还有点优势。

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英特尔的战略过时了。

早期,碰上了PC产业极速发展和扩张,英特尔这种自己设计、自己生产的模式,加上对X86指令集的垄断,让它赚得杯满钵圆。这种模式没暴露出其固有的缺陷。

随着PC产业江河日下,智能手机迅速发展、ARM开放授权模式的崛起,专业分工无疑更具有成本优势。英特尔的问题也暴露出来了。它的这种一条龙式的、垄断式的半导体已经发展到顶了。

如果英特尔继续下去,不调整战略。英特尔将像过去的苹果公司一样不可避免的衰落。

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